CN115110999A - 蒸汽发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，提供一种蒸汽发动机，包括：水箱、蒸汽生成机构、配气机构及气缸；蒸汽生成机构包括：蒸汽发生室、金属蒸发器及第一电磁感应线圈；蒸汽发生室与水箱连接，金属蒸发器用于在第一电磁感应线圈通电的情况下发热，以将水蒸发为水蒸汽；蒸汽发生室与配气机构的进气口连通；气缸分别与配气机构的进气口和排气口连通；配气机构在进气状态的情况下，配气机构的进气口打开，配气机构的排气口关闭，水蒸汽用于驱动活塞由上止点移动至下止点；配气机构在排气状态的情况下，配气机构的进气口关闭，配气机构的排气口打开，曲轴上的飞轮用于驱动活塞由下止点移动至上止点；本发明减少了石油燃料的消耗，对环境的污染较小。

Description

蒸汽发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种蒸汽发动机。

背景技术

现有内燃机在工作过程中需要消耗化石燃料，且排放的尾气会对环境造成一定的污染，导致用户的使用成本较高。

发明内容

本发明提供一种蒸汽发动机，用以解决或改善现有内燃机在使用过程中存在使用成本高，且会对环境造成污染的问题。

本发明提供一种蒸汽发动机，包括：水箱、蒸汽生成机构、配气机构及气缸；所述蒸汽生成机构包括：蒸汽发生室、金属蒸发器及第一电磁感应线圈；所述蒸汽发生室与所述水箱连接，所述第一电磁感应线圈与所述金属蒸发器设于所述蒸汽发生室内，所述金属蒸发器用于在所述第一电磁感应线圈通电的情况下发热，以将水蒸发为水蒸汽；所述蒸汽发生室与所述配气机构的进气口连通；所述气缸分别与所述配气机构的进气口和排气口连通，所述气缸内的活塞与曲轴连接；其中，所述配气机构具有进气状态与排气状态，在所述进气状态的情况下，所述配气机构的进气口打开，所述配气机构的排气口关闭，所述水蒸汽用于驱动所述活塞由上止点移动至下止点；在所述排气状态的情况下，所述配气机构的进气口关闭，所述配气机构的排气口打开，所述曲轴上的飞轮用于驱动所述活塞由所述下止点移动至所述上止点。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述蒸汽生成机构还包括：多个雾化喷嘴；所述金属蒸发器呈筒状，所述金属蒸发器上设有多个通孔，所述雾化喷嘴设于所述金属蒸发器内；所述雾化喷嘴通过水泵与所述水箱连通；所述第一电磁感应线圈套设于所述金属蒸发器上。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述蒸汽生成机构还包括：支承轴与涡扇；所述支承轴设于所述金属蒸发器内，所述支承轴的轴线与所述金属蒸发器的轴线重合；所述支承轴与所述金属蒸发器转动连接，所述涡扇设有两个，两个所述涡扇分设于所述支承轴的两端，所述支承轴与所述曲轴连接。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述金属蒸发器包括：第一筒体、第二筒体及翅片；所述第一筒体套设于所述第二筒体外，所述支承轴设于所述第二筒体内，所述翅片设于所述第一筒体与所述第二筒体之间，所述翅片沿所述第二筒体的轴线方向螺旋延伸；所述翅片靠近所述第一筒体的一侧与所述第一筒体的内侧壁连接，所述翅片靠近所述第二筒体的一侧与所述第二筒体的外侧壁连接。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述蒸汽生成机构还包括：支架；所述支架呈筒状，所述支架套设于所述金属蒸发器上，所述第一电磁感应线圈套设于所述支架上，所述第一电磁感应线圈的一端与所述支架的一端连接，所述第一电磁感应线圈的另一端与所述支架的另一端连接。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述蒸汽发生室包括：罩筒与端盖；所述端盖设有两个，两个所述端盖分设于所述罩筒的两端；所述雾化喷嘴与所述端盖连接；所述端盖内设有腔体，所述腔体分别与所述水箱及所述雾化喷嘴连通；所述端盖分别与所述金属蒸发器及所述支架连接。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述配气机构包括：第一气室、第二气室、第一气门、第二气门、第一联动轴及第二联动轴；所述第一气室的进口与所述蒸汽发生室连通，所述第一气室的出口与所述气缸连通，所述第一气门设于所述第一气室的出口；所述第一气门与所述第一联动轴连接；所述第二气室的进口与所述气缸连通，所述第二气门设于所述第二气室的进口，所述第二气门与所述第二联动轴连接；所述第一联动轴与所述第二联动轴分别与所述曲轴连接；在所述进气状态的情况下，所述第一气门打开所述第一气室的出口，所述第二气门封堵所述第二气室的进口；在所述排气状态的情况下，所述第一气门封堵所述第一气室的出口，所述第二气门打开所述第二气室的进口。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述配气机构还包括：第一凸轮、第二凸轮、第一弹簧及第二弹簧；所述第一弹簧设于所述第一气门，所述第一气门通过所述第一弹簧与所述第一气室的出口抵接；所述第二弹簧设于所述第二气门，所述第二气门通过第二弹簧与所述第二气室的进口抵接；所述第一凸轮与所述第一联动轴连接，所述第二凸轮与所述第二联动轴连接；所述第一凸轮的侧壁与所述第一气门连接，所述第二凸轮的侧壁与所述第二气门连接；其中，所述第一凸轮在垂直于所述第一联动轴的轴线的截面上的形状呈扇形状，所述第二凸轮在垂直于所述第二联动轴的轴线的截面上的形状呈扇形状。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述蒸汽发动机还包括：冷凝管与风机；所述配气机构的排气口通过所述冷凝管与所述水箱连通，所述风机的出风侧朝向所述冷凝管；所述风机与所述曲轴连接。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述水箱包括：外壳、金属内壳及第二电磁感应线圈；所述金属内壳设于所述外壳内，所述第二电磁感应线圈设于所述外壳的侧壁内；所述金属内壳内用于储存液态水。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述蒸汽发动机还包括：第一发电机、第二发电机及储能装置；所述配气机构的排气口设有叶轮，所述叶轮与所述配气机构转动连接，所述第一发电机的转子与所述叶轮连接；所述第二发电机的转子与所述曲轴连接，所述第一发电机和所述第二发电机分别与所述储能装置电连接；所述储能装置与所述第一电磁感应线圈电连接。

根据本发明提供的一种蒸汽发动机，所述蒸汽发动机还包括：开关电源及电磁感应控制器；所述储能装置依次通过所述开关电源及所述电磁感应控制器与所述第一电磁感应线圈电连接。

本发明提供的蒸汽发动机，通过蒸汽生成机构，由蒸汽生成机构生成水蒸汽推动活塞做功，从而实现曲轴的转动；在蒸汽发动机工作的过程中，水箱向蒸汽发生室内输入液态水，同时，第一电磁感应线圈中通入交变电流，第一电磁感应线圈产生交变磁场，交变磁场能够加热金属蒸发器，金属蒸发器将蒸汽发生室内的液态水加热气化以形成水蒸汽，此时，将配气机构的进气口打开并将配气机构的排气口关闭，水蒸汽通过配气机构进入气缸内，从而推动活塞朝向下止点运动，气缸的容积逐渐增大，待活塞运动至下止点时，将配气机构的进气口关闭并将配气机构的排气口打开，活塞在飞轮的惯性作用下朝向上止点运动，气缸的容积逐渐减小，气缸内的水蒸汽由排气口排出气缸外，待活塞运动至上止点时，将配气机构的进气口打开并将配气机构的排气口关闭，由此实现活塞在上止点与下止点之间作两冲程的往复运动，进而驱动曲轴的转动；本发明通过将电能依次转化为磁场能、热能及机械能，从而完成蒸汽发动机的动力输出，无需使用化石燃料，降低了用户的使用成本，且排出的气体为水蒸汽，对环境污染较小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的蒸汽发动机的结构示意图之一；

图2是本发明提供的蒸汽发动机的结构示意图之二；

图3是图2在A-A方向的剖视结构示意图；

图4是本发明提供的蒸汽生成机构的结构示意图(不包括罩筒)；

图5是本发明提供的金属蒸发器的结构示意图；

图6是本发明提供的支架的结构示意图；

图7是本发明提供的端盖的结构示意图；

图8是本发明提供的排气管的结构示意图；

图9是本发明提供的蒸汽发动机的结构示意图之三；

图10是本发明提供的水箱的断面结构示意图；

附图标记：

1：水箱；10：外壳；11：金属内壳；12：第二电磁感应线圈；2：蒸汽生成机构；20：蒸汽发生室；201：罩筒；202：端盖；21：金属蒸发器；211：通孔；212：第一筒体；213：第二筒体；214：翅片；22：第一电磁感应线圈；23：雾化喷嘴；24：支承轴；25：涡扇；26：支架；261：接口；3：配气机构；30：第一气室；31：第二气室；32：第一气门；33：第二气门；34：第一联动轴；35：第二联动轴；36：第一凸轮；37：第二凸轮；38：第一弹簧；39：第二弹簧；4：气缸；40：活塞；5：曲轴；50：飞轮；60：排气管；601：支承架；61：冷凝管；62：风机；7：叶轮；81：第一发电机；82：第二发电机；9：电磁感应控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

下面结合图1至图10描述本发明的提供的一种蒸汽发动机。

如图1至图10所示，本实施例所示的蒸汽发动机包括：水箱1、蒸汽生成机构2、配气机构3及气缸4；

蒸汽生成机构2包括：蒸汽发生室20、金属蒸发器21及第一电磁感应线圈22；蒸汽发生室20与水箱1连接，第一电磁感应线圈22与金属蒸发器21设于蒸汽发生室20内，金属蒸发器21用于在第一电磁感应线圈22通电的情况下发热，以将水蒸发为水蒸汽；蒸汽发生室20与配气机构3的进气口连通；气缸4分别与配气机构3的进气口和排气口连通，气缸4内的活塞40与曲轴5连接；其中，配气机构3具有进气状态与排气状态，在进气状态的情况下，配气机构3的进气口打开，配气机构3的排气口关闭，水蒸汽用于驱动活塞40由上止点移动至下止点；在排气状态的情况下，配气机构3的进气口关闭，配气机构3的排气口打开，曲轴5上的飞轮50用于驱动活塞40由下止点移动至上止点，气缸4内的水蒸汽由配气机构3的排气口排出。

具体地，本实施例所示的蒸汽发动机，通过设置蒸汽生成机构2，由蒸汽生成机构2生成水蒸汽推动活塞40做功，从而实现曲轴5的转动；在蒸汽发动机工作的过程中，水箱1向蒸汽发生室20内输入液态水，同时，第一电磁感应线圈22中通入交变电流，第一电磁感应线圈22产生交变磁场，交变磁场能够加热金属蒸发器21，金属蒸发器21将蒸汽发生室20内的液态水加热气化以形成水蒸汽，此时，将配气机构3的进气口打开并将配气机构3的排气口关闭，水蒸汽通过配气机构3进入气缸4内，从而推动活塞40朝向下止点运动，气缸4的容积逐渐增大，待活塞40运动至下止点时，将配气机构3的进气口关闭并将配气机构3的排气口打开，活塞40在飞轮50的惯性作用下朝向上止点运动，气缸4的容积逐渐减小，气缸4内的水蒸汽由排气口排出气缸4外，待活塞40运动至上止点时，将配气机构3的进气口打开并将配气机构3的排气口关闭，由此实现活塞40在上止点与下止点之间作两冲程的往复运动，进而驱动曲轴5的转动；本实施例通过将电能依次转化为磁场能、热能及机械能，从而完成蒸汽发动机的动力输出，无需使用化石燃料，降低了用户的使用成本，且排出的气体为水蒸汽，对环境污染较小。

在此应指出的是，本实施例所示的气缸4设有多个，相应地，配气机构3的进气口与排气口也设有多个，多个进气口与多个气缸4一一对应设置，通过设置多个气缸4，提升了蒸汽发动机的动力输出及整机的稳定性。

其中，第一电磁感应线圈22的加热原理为，交变电流通入第一电磁感应线圈22后，第一电磁感应线圈22内产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁场中的金属蒸发器21内部产生涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使金属蒸发器21温度升高。

在一些实施例中，如图3、图4、图5和图7所示，本实施例所示的蒸汽发动机还包括：多个雾化喷嘴23；金属蒸发器21呈筒状，金属蒸发器21上设有多个通孔211，雾化喷嘴23设于金属蒸发器21内；雾化喷嘴23通过水泵与水箱1连通；第一电磁感应线圈22套设于金属蒸发器21上。

具体地，雾化喷嘴23将水箱1内的水雾化后喷洒至金属蒸发器21内，在金属蒸发器21温度升高的情况下，能够将金属蒸发器21内的液态水加热气化以形成水蒸汽，水蒸汽通过通孔211流出金属蒸发器21外并进入配气机构3中；通过设置雾化喷嘴23，增大了液态水的蒸发面积，提升了水蒸汽的生成效率。

在一些实施例中，如图3至图5所示，本实施例所示的蒸汽生成机构还包括：支承轴24与涡扇25；支承轴24设于金属蒸发器21内，支承轴24的轴线与金属蒸发器21的轴线重合；支承轴24与金属蒸发器21转动连接，涡扇25设有两个，两个涡扇分设于支承轴24的两端，支承轴24与曲轴5连接。

具体地，活塞40在带动曲轴5转动的过程中，曲轴5带动支承轴24同步转动，以带动涡扇25转动，两个涡扇25产生的气流方向相反，两个涡扇25推动雾化水蒸汽朝向金属蒸发器21的中部流动，与此同时，涡扇25还能搅动金属蒸发器21内的雾化水蒸汽，从而实现雾化水蒸汽与金属蒸发器21的充分接触，使得雾化水蒸汽能够充分吸热，提升了水蒸汽的生成速率，增大了水蒸汽的压强。

其中，支承轴24与曲轴5通过皮带连接。

在一些实施例中，如图5所示，本实施例所示金属蒸发器21包括：第一筒体212、第二筒体213及翅片214；第一筒体212套设于第二筒体213外，支承轴24设于第二筒体213内，翅片214设于第一筒体212与第二筒体213之间，翅片214沿第二筒体213的轴线方向螺旋延伸；翅片214靠近第一筒体212的一侧与第一筒体212的内侧壁连接，翅片214靠近第二筒体213的一侧与第二筒体213的外侧壁连接。

具体地，通过将金属蒸发器21设置呈双筒状，第一筒体212与第二筒体213之间的夹层设置螺旋状的翅片214，则第一筒体212的内侧壁、翅片214及第二筒体213的外侧壁围成了一个螺旋通道，可将雾化喷嘴23设于金属蒸发器21的两端，通孔211设于金属蒸发器21的中部；由雾化喷嘴喷出的雾化水首先在金属蒸发器21的两端形成水蒸汽，然后在翅片的引导沿螺旋通道朝向金属蒸发器21的中部流动，从而增大了水蒸汽的流动行程，相应地，增加了水蒸汽在金属蒸发器21的吸热时长，使得水蒸汽能够充分吸热，增大了水蒸汽的压强。

在一些实施例中，如图4和图6所示，本实施例所示的蒸汽生成机构还包括：支架26；支架26呈筒状，第一电磁感应线圈22套设于支架26上，第一电磁感应线圈22的一端与支架26的一端连接，第一电磁感应线圈22的另一端与支架26的另一端连接。

具体地，支架26的两端设有接口261，第一电磁感应线圈22可以卡入接口261内，通过将支架26设置成筒状，则支架26的侧壁能够稳定支承第一电磁感应线圈22；相应地，支架26的两端呈镂空状，水蒸汽能够从支架的两端流出并进入蒸汽发生室内。

其中，支架26的材质为陶瓷。

在一些实施例中，如图1、图3、图4和图7所示，本实施例所示的蒸汽发生室20包括：罩筒201与端盖202；端盖202设有两个，两个端盖202分设于罩筒201的两端；雾化喷嘴23与端盖连接；端盖202内设有腔体，腔体分别与水箱1及雾化喷嘴23连通；端盖202分别与金属蒸发器21及支架26连接。

具体地，两个端盖202与罩筒201围成蒸汽发生室20；端盖202呈中空状，水泵将水箱1中的水泵送至端盖202内，端盖202内的腔体将水分配至多个雾化喷嘴23，使得雾化喷嘴23均匀喷施，为提升端盖202与金属蒸发器21及支架26连接的可靠性，可在端盖202上设置环形凸台，则金属蒸发器21与支架26可嵌入环形凸台内；其中，端盖202的中心设置有过孔，支承轴24伸入过孔内，以实现支承轴24与端盖202的转动连接。

在一些实施例中，如图3所示，本实施例所示的配气机构包括：第一气室30、第二气室31、第一气门32、第二气门33、第一联动轴34及第二联动轴35；第一气室30的进口与蒸汽发生室20连通，第一气室30的出口与气缸4连通，第一气门32设于第一气室30的出口；第一气门32与第一联动轴34连接；第二气室31的进口与气缸4连通，第二气门33设于第二气室31的进口，第二气门33与第二联动轴35连接；第一联动轴34与第二联动轴35分别与曲轴5连接；配气机构3的进气口形成于第一气室30，配气机构3的排气口形成于第二气室31；在配气机构3处于进气状态的情况下，第一气门32打开第一气室30的出口，第二气门33封堵第二气室31的进口；在配气机构3处于排气状态的情况下，第一气门32封堵第一气室30的出口，第二气门33打开第二气室31的进口。

具体地，由金属蒸发器21生成的水蒸汽依次通过第一气室30的进口与第一气室30的出口进入气缸4内，从而推动活塞40由上止点朝向下止点运动，在此过程中，第二气室31的进口由第二气门33封堵；在活塞40由下止点朝向上止点运动的过程中，第二气室31的进口打开，第一气室30的出口由第一气门32封堵，气缸4内的水蒸汽依次通过第二气室31的进口与第二气室31的出口排出气缸4外；与此同时，曲轴5带动第一联动轴34与第二联动轴35转动，由第一联动轴34控制第一气门32的工作状态，实现第一气门32在打开状态与封堵状态之间切换，由第二联动轴35控制第二气门33的工作状态，实现第二气门33在打开状态与封堵状态之间切换。

在一些实施例中，如图3所示，本实施例所示的配气机构3还包括：第一凸轮36、第二凸轮37、第一弹簧38及第二弹簧39；第一弹簧38设于第一气门32，第一气门32通过第一弹簧38与第一气室30的出口抵接；第二弹簧39设于第二气门33，第二气门33通过第二弹簧39与第二气室31的进口抵接；第一凸轮36与第一联动轴34连接，第二凸轮37与第二联动轴35连接；第一凸轮36的侧壁与第一气门32连接，第二凸轮37的侧壁与第二气门33连接；其中，第一凸轮36在垂直于第一联动轴34的轴线的截面上的形状呈扇形状，第二凸轮37在垂直于第二联动轴35的轴线的截面上的形状呈扇形状。

具体地，第一联动轴34带动第一凸轮36转动，当第一凸轮36直径较大的一侧转动至第一气门32时，从而推动第一气门32将第一气室30的出口打开，水蒸汽进入气缸4内，第一弹簧38被进一步压缩；当第一凸轮36直径较小的一侧转动至第一气门32时，第一弹簧38产生的弹力推动第一气门32将第一气室30的出口封堵；同理，第二联动轴35带动第二凸轮37转动，当第二凸轮37直径较大的一侧转动至第二气门33时，从而推动第二气门33将第二气室31的进口打开，气缸4内的水蒸汽排出，第二弹簧39被进一步压缩；当第二凸轮37直径较小的一侧转动至第二气门33时，第二弹簧39产生的弹力推动第二气门33将第二气室31的进口封堵。

通过将第一凸轮36与第二凸轮37的截面形状设置成呈扇形，相应地，增大了第一凸轮36与第二凸轮37的休止角，即在第一凸轮36直径较大的一侧转动至第一气门32时，第一气室30的出口始终处于打开状态，增加了进气的时长与进气量，以保证蒸汽发动机动力输出的稳定性。

在一些实施例中，如图1和图9所示，本实施例所示的蒸汽发动机构还包括：冷凝管61与风机62；配气机构3的排气口通过冷凝管61与水箱1连通，风机62的出风侧朝向冷凝管61；风机62与曲轴5连接。

具体地，水蒸汽由配气机构3的排气口排出后进入冷凝管61内降温液化并回到水箱1内，以实现液态水的循环利用；与此同时，风机62的叶片在曲轴5的驱动下转动，风机62用于加快冷凝管61处的空气流动，从而加快冷凝管61内水蒸汽的散热，以加快水蒸汽的液化。

在一些实施例中，如图10所示，本实施例所示的水箱1包括：外壳10、金属内壳11及第二电磁感应线圈12；金属内壳11设于外壳10内，第二电磁感应线圈12设于外壳的侧壁内；金属内壳11内用于储存液态水。

具体地，外壳10的侧壁呈空心设置，将第二电磁感应线圈12设置在外壳10的侧壁内，从而对第二电磁感应线圈12起到保护作用，在第二电磁感应线圈12通入交变电流时，可加热金属内壳11，从而对金属内壳11内的液态水进行预热，提升了蒸汽发生室20内水蒸汽的生成效率，尤其是在寒冷的冬季，可避免金属内壳11内出现冰碴从而影响液态水的循环利用。

其中，外壳10的材质为陶瓷；第二电磁感应线圈12的加热原理与第一电磁感应线圈22的加热原理相同，在此不再赘述。

在一些实施例中，如图10所示，本实施例所示的金属内壳11内设置有第一金属隔板、第二金属隔板及第三金属隔板；第二金属隔板一端与第一金属隔板连接，第二金属隔板的另一端与第三金属隔板连接，第一金属隔板的内侧壁、第二金属隔板的内侧壁及第三金属隔板的内侧壁围成一个半封闭的第一腔室，第一金属隔板的外侧壁、第二金属隔板的外侧壁、第三金属隔板的外侧壁及金属内壳的内侧壁围成第二腔室，第一腔室与第二腔室连通，由冷凝管61冷凝的液态水进入第一腔室内，然后流动至第二腔室，水泵将第二腔室内的液态水泵送至蒸汽发生室20内，通过设置第一金属隔板、第二金属隔板及第三金属隔板，延长了液态水在水箱内的流动距离，同时，第二电磁感应线圈12也能够加热三个金属隔板，增大了液态水的加热面积。

在一些实施例中，如图1、图3和图8所示，本实施例所示的蒸汽发动机还包括：第一发电机81、第二发电机82及储能装置；配气机构3的排气口设有叶轮7，叶轮7与配气机构3转动连接，第一发电机81的转子与叶轮7连接；第二发电机82的转子与曲轴5连接，第一发电机81和第二发电机82分别与储能装置电连接；储能装置与第一电磁感应线圈22电连接。

具体地，配气机构3的排气口通过排气管60与冷凝管61连通，排气管60内设置有支承架601，支承架601与叶轮7转动连接，在配气机构3排气时，水蒸汽推动叶轮7转动，叶轮7通过皮带带动第一发电机81的转子转动，由第一发电机81产生的电能储存至储能装置中；与此同时，第二发电机82的转子与曲轴5通过皮带连接，曲轴5在转动的过程中带动第二发电机82的转子转动，由第二发电机82产生的电能储存至储能装置中；储能装置为第一电磁感应线圈22与第二电磁感应线圈12供电。

其中，储能装置优选蓄电池；此外，风机62除了通过曲轴5驱动外，还可以利用储能装置为风机62供电，此时，需将连接风机62与曲轴5的皮带拆除。

进一步地，本实施例所示的蒸汽发动机还包括：起动机，起动机的输出轴与曲轴5连接，起动机与蓄电池连接，在蒸汽发动机启动前，开启起动机带动曲轴5与飞轮50转动，通过借助外力使得曲轴5与飞轮50由静止状态过渡到自行运转的状态，以辅助蒸汽发动机的启动。

在一些实施例中，如图1和图2所示，本实施例所示的蒸汽发动机还包括：开关电源及电磁感应控制器9；储能装置依次通过开关电源及电磁感应控制器9与第一电磁感应线圈22电连接。

具体地，蓄电池输出的直流电通过开关电源升压，升压后的直流电通过电磁感应控制器9转化为交流电，交流电用于通入第一电磁感应线圈22与第二电磁感应线圈12中，由第一电磁感应线圈22与第二电磁感应线圈12产生交变磁场；在蓄电池电量不足时，可由操作人员对蓄电池进行更换，以保证蒸汽发动机的持续工作。

其中，电磁感应控制器9中所使用的电路可以为ZVS电路。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种蒸汽发动机，其特征在于，包括：

水箱；

蒸汽生成机构，所述蒸汽生成机构包括：蒸汽发生室、金属蒸发器及第一电磁感应线圈；所述蒸汽发生室与所述水箱连接，所述第一电磁感应线圈与所述金属蒸发器设于所述蒸汽发生室内，所述金属蒸发器用于在所述第一电磁感应线圈通电的情况下发热，以将水蒸发为水蒸汽；

配气机构，所述蒸汽发生室与所述配气机构的进气口连通；

气缸，所述气缸分别与所述配气机构的进气口和排气口连通，所述气缸内的活塞与曲轴连接；

其中，所述配气机构具有进气状态与排气状态，在所述进气状态的情况下，所述配气机构的进气口打开，所述配气机构的排气口关闭，所述水蒸汽用于驱动所述活塞由上止点移动至下止点；在所述排气状态的情况下，所述配气机构的进气口关闭，所述配气机构的排气口打开，所述曲轴上的飞轮用于驱动所述活塞由所述下止点移动至所述上止点。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述蒸汽生成机构还包括：多个雾化喷嘴；

所述金属蒸发器呈筒状，所述金属蒸发器上设有多个通孔，所述雾化喷嘴设于所述金属蒸发器内；所述雾化喷嘴通过水泵与所述水箱连通；所述第一电磁感应线圈套设于所述金属蒸发器上。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述蒸汽生成机构还包括：支承轴与涡扇；

所述支承轴设于所述金属蒸发器内，所述支承轴的轴线与所述金属蒸发器的轴线重合；所述支承轴与所述金属蒸发器转动连接，所述涡扇设有两个，两个所述涡扇分设于所述支承轴的两端，所述支承轴与所述曲轴连接。

4.根据权利要求3所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述金属蒸发器包括：第一筒体、第二筒体及翅片；

所述第一筒体套设于所述第二筒体外，所述支承轴设于所述第二筒体内，所述翅片设于所述第一筒体与所述第二筒体之间，所述翅片沿所述第二筒体的轴线方向螺旋延伸；所述翅片靠近所述第一筒体的一侧与所述第一筒体的内侧壁连接，所述翅片靠近所述第二筒体的一侧与所述第二筒体的外侧壁连接。

5.根据权利要求2所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述蒸汽生成机构还包括：支架；

所述支架呈筒状，所述支架套设于所述金属蒸发器上，所述第一电磁感应线圈套设于所述支架上，所述第一电磁感应线圈的一端与所述支架的一端连接，所述第一电磁感应线圈的另一端与所述支架的另一端连接。

6.根据权利要求5所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述蒸汽发生室包括：罩筒与端盖；

所述端盖设有两个，两个所述端盖分设于所述罩筒的两端；所述雾化喷嘴与所述端盖连接；所述端盖内设有腔体，所述腔体分别与所述水箱及所述雾化喷嘴连通；所述端盖分别与所述金属蒸发器及所述支架连接。

7.根据权利要求1所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述配气机构包括：第一气室、第二气室、第一气门、第二气门、第一联动轴及第二联动轴；

所述第一气室的进口与所述蒸汽发生室连通，所述第一气室的出口与所述气缸连通，所述第一气门设于所述第一气室的出口；所述第一气门与所述第一联动轴连接；所述第二气室的进口与所述气缸连通，所述第二气门设于所述第二气室的进口，所述第二气门与所述第二联动轴连接；所述第一联动轴与所述第二联动轴分别与所述曲轴连接；

在所述进气状态的情况下，所述第一气门打开所述第一气室的出口，所述第二气门封堵所述第二气室的进口；在所述排气状态的情况下，所述第一气门封堵所述第一气室的出口，所述第二气门打开所述第二气室的进口。

8.根据权利要求7所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述配气机构还包括：第一凸轮、第二凸轮、第一弹簧及第二弹簧；

所述第一弹簧设于所述第一气门，所述第一气门通过所述第一弹簧与所述第一气室的出口抵接；所述第二弹簧设于所述第二气门，所述第二气门通过第二弹簧与所述第二气室的进口抵接；所述第一凸轮与所述第一联动轴连接，所述第二凸轮与所述第二联动轴连接；所述第一凸轮的侧壁与所述第一气门连接，所述第二凸轮的侧壁与所述第二气门连接；

其中，所述第一凸轮在垂直于所述第一联动轴的轴线的截面上的形状呈扇形状，所述第二凸轮在垂直于所述第二联动轴的轴线的截面上的形状呈扇形状。

9.根据权利要求1所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述蒸汽发动机还包括：冷凝管与风机；

所述配气机构的排气口通过所述冷凝管与所述水箱连通，所述风机的出风侧朝向所述冷凝管；所述风机与所述曲轴连接。

10.根据权利要求1所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述水箱包括：外壳、金属内壳及第二电磁感应线圈；

所述金属内壳设于所述外壳内，所述第二电磁感应线圈设于所述外壳的侧壁内；所述金属内壳内用于储存液态水。

11.根据权利要求1至10任一项所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述蒸汽发动机还包括：第一发电机、第二发电机及储能装置；

所述配气机构的排气口设有叶轮，所述叶轮与所述配气机构转动连接，所述第一发电机的转子与所述叶轮连接；所述第二发电机的转子与所述曲轴连接，所述第一发电机和所述第二发电机分别与所述储能装置电连接；所述储能装置与所述第一电磁感应线圈电连接。

12.根据权利要求11所述的蒸汽发动机，其特征在于，

所述蒸汽发动机还包括：开关电源及电磁感应控制器；

所述储能装置依次通过所述开关电源及所述电磁感应控制器与所述第一电磁感应线圈电连接。

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